Hace 500 millones de años, el universo apenas acababa de salir de su edad oscura. Y, sin embargo, el gas que rodeaba a algunas de sus primeras galaxias ya contenía oxígeno, carbono y silicio. Un equipo de la Universidad de Arizona, en Tucson, publica el 24 de septiembre de 2026 en Nature Astronomy la detección directa de esos elementos pesados en tres galaxias observadas con el telescopio espacial James Webb. Lo más llamativo: ese gas no se quedaba quieto, escapaba hacia el espacio intergaláctico.

Tres galaxias dejaron escapar sus metales

Todo empieza con un truco de lectura. Los astrónomos nunca ven directamente el gas que envuelve a una galaxia lejana, porque es demasiado tenue y demasiado frío para brillar. Usan la galaxia como una lámpara. La luz que emite atraviesa su propio halo de gas antes de viajar 13 000 millones de años hasta nosotros, y cada elemento químico que encuentra a su paso deja una muesca oscura en un color muy preciso.

Yongda Zhu, primer autor del estudio e investigador posdoctoral en el Observatorio Steward, pasó una larga noche revisando a mano espectros públicos del James Webb, esas gráficas que despliegan la luz de una galaxia por todos sus colores. Entre cientos de galaxias, tres mostraban muescas nítidas en el infrarrojo. Su luz ha viajado más de 13 000 millones de años, así que las vemos como eran 500 a 700 millones de años después del Big Bang, cuando el universo tenía solo el 4 % de su edad actual.

Las muescas corresponden a tres familias de elementos: oxígeno (O I), silicio (Si II y Si IV) y carbono (C II y C IV). Todos son más pesados que el helio, así que se forjaron en las estrellas y no estaban en el gas primordial. Encontrarlos en una época tan temprana obliga a preguntarse por el ritmo. Hubo estrellas que nacieron, murieron y liberaron sus metales muy rápido.

Muescas desplazadas hacia el azul

Una segunda observación convierte el hallazgo en un enigma. Las muescas no caen exactamente donde deberían. Están desplazadas hacia el azul, es decir, hacia colores de longitud de onda más corta, respecto al resto de la luz de la galaxia.

Para los astrónomos, ese desplazamiento funciona como una flecha. Si las muescas del gas se inclinan hacia el azul, ese gas se acerca a nosotros respecto a la galaxia. Dicho de otro modo, la abandona, o la cruza a gran velocidad en nuestra dirección. Los investigadores miden desplazamientos de 50 a 250 kilómetros por segundo. El gas no está posado con calma alrededor de la galaxia. Se mueve, y se marcha.

Esquema en dos paneles que explica cómo leer un espectro: a la izquierda, un arcoíris atravesado por muescas oscuras etiquetadas O I, Si II, C II, Si IV y C IV. A la derecha, las mismas muescas desplazadas hacia la izquierda, con una flecha hacia el azul, y un vaso de agua en el que cae una gota de colorante.
Cómo se lee la fuga de un gas. Las muescas oscuras que cruzan el espectro de una galaxia delatan los elementos que contiene. En las tres galaxias estudiadas, esas muescas están desplazadas hacia el azul, señal de que el gas se aleja del núcleo galáctico. Esquema: Tracker-1.

Lo demás es cuestión de grados. Las medidas sugieren que las muescas más energéticas, las que delatan un gas muy ionizado, están más desplazadas que las otras. Es como si las capas más calientes avanzaran por delante de las más frías. Los autores se muestran prudentes: harían falta espectros de mejor resolución para zanjarlo. Pero el orden que observan encaja con las simulaciones de vientos galácticos, en las que el gas más caliente encabeza el flujo.

La imagen del colorante en un vaso de agua

Queda entender por qué circulan esos metales. La respuesta toca uno de los mecanismos más importantes de la evolución de las galaxias, el ciclo de los bariones. Una galaxia no es un sistema cerrado. Intercambia sin parar gas, elementos pesados y energía con el espacio que la rodea.

El camino es siempre el mismo. El gas primordial se derrumba para formar estrellas. En su interior, la fusión forja elementos más pesados. Cuando esas estrellas estallan como supernovas o se apagan con más suavidad, devuelven esos elementos al medio interestelar. Después, los vientos y las explosiones los empujan hacia fuera, donde pueden enriquecer a una nueva generación de estrellas y, a veces, a otra galaxia.

Yongda Zhu propone una imagen sencilla: «Piensa en estos elementos, que salieron de las estrellas de la galaxia, como colorante alimentario que cae en un vaso de agua. El color empieza a extenderse por el agua y, de forma parecida, estos elementos pesados de las galaxias primitivas comenzaron a escapar al espacio y a enriquecer su entorno.»

Línea de tiempo del universo: un eje graduado de 250 a 1 000 millones de años después del Big Bang, con tres etiquetas de galaxias situadas hacia los 500, 600 y 700 millones de años, y una marca del punto medio de la reionización.
Las tres galaxias del estudio, situadas en la línea de tiempo del universo. Su luz partió 500 a 700 millones de años después del Big Bang, cuando el cosmos tenía cerca del 4 % de su edad actual. Esquema: Tracker-1, a partir de las mediciones de Zhu et al., Nature Astronomy (2026).

Por qué no aparecen las primeras estrellas

Aquí el resultado se cruza con un viejo misterio. Las estrellas de Población III, las primeras de todas, habrían nacido de un gas virgen compuesto casi solo por hidrógeno y helio. Los modelos las describen como gigantes cientos de veces más masivas que el Sol, muy calientes, muy luminosas y muy breves. Deberían haber dejado rastro. Sin embargo, los astrónomos no han identificado ninguna con certeza.

Si unas galaxias ya enriquecían su entorno 500 millones de años después del Big Bang, el gas virgen no siguió siéndolo mucho tiempo. Puede que las estrellas de Población III solo tuvieran una ventana muy corta para formarse, antes de que los metales se mezclaran por todas partes.

Zhu prolonga la comparación: «Si empiezas con un helado de vainilla bien puro y al poco rato le añades chispas de colores, no tardarás en no encontrar ningún helado de vainilla sin mezclar.»

La teoría reciente encaja con ese cuadro. Trabajos publicados en 2025 muestran que el enriquecimiento rápido que observa Webb no exige una gran población de estrellas de Población III. Las estrellas de Población II, la generación siguiente, ya ligeramente enriquecidas, bastan para producir tantos metales, siempre que sean muy masivas. Dicho de otro modo, las primeras estrellas pudieron ser escasas, y su ausencia en nuestros telescopios hablaría menos de nuestras observaciones que de lo pronto que desaparecieron.

Gráfica de los desplazamientos de velocidad medidos en las tres galaxias, con puntos de color según el grado de ionización del gas: neutro, poco ionizado o muy ionizado.
Los desplazamientos de velocidad medidos en las tres galaxias. Cada punto es una muesca de absorción, clasificada según el grado de ionización del gas que la produce. Las velocidades negativas señalan gas que se aleja del núcleo galáctico en nuestra dirección. Crédito: Zhu et al., Nature Astronomy (2026).

Qué cambia con este resultado

Tres galaxias son pocas. El estudio lo admite sin rodeos: para leer muescas tan finas hacen falta galaxias muy luminosas, con señal suficiente en el ultravioleta. Dentro del programa SPURS, que observó estos objetivos con el espectrógrafo NIRSpec del telescopio espacial James Webb durante unas 30 horas de exposición, solo tres cumplían los criterios. Los autores también señalan que las proporciones entre las muescas varían de una galaxia a otra, lo que apunta a un enriquecimiento desigual según el sistema.

Gráfica de las proporciones entre las muescas de absorción medidas en las tres galaxias del estudio, comparadas con una referencia construida a partir de galaxias del universo más tardío.
Las proporciones entre las muescas de absorción medidas en las tres galaxias, frente a una referencia construida con galaxias mucho más tardías, cerca de z ≈ 3. La dispersión sigue en el mismo orden que en el universo cercano, pero los sistemas individuales varían de forma notable. Crédito: Zhu et al., Nature Astronomy (2026).

Aun así, el hallazgo tiene un alcance de principio. Muestra que los ingredientes del ciclo de los bariones, el enriquecimiento en metales y la coexistencia de varias fases de gas, ya estaban en su sitio antes del punto medio de la época de reionización, ese momento en que las primeras luces volvieron transparente el universo. Los modelos lo predecían. Las observaciones lo confirman ahora objeto por objeto, y no solo como promedio de grandes muestras.

También abre una vía. Estas galaxias pertenecen a la familia de los «monstruos azules», objetos muy luminosos y con muy poco polvo cuyo color desconcertaba a los astrónomos. El gas que escapa de ellas podría explicar en parte ese aspecto, al arrastrar el polvo que habría enrojecido su luz. Sería reunir dos enigmas del universo joven en una sola historia.

Los datos de estas observaciones ya son públicos, y los programas en curso empujan la técnica hacia galaxias aún más lejanas, a las puertas de las primeras generaciones de estrellas.

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